MXPA96002336A - Metodo para producir oxigeno y generar energia usando una membrana de electrolito solido integrado con una turbina de gas - Google Patents

Abstract

Una corriente de gas que contiene oxígeno, comprimido, se quema y entonces se pone en contacto con una membrana de electrólito sólido, para producir una corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno y oxígeno producto. De preferencia, la corriente de gas agotado en oxígeno se quema de manera adicional, se usa para producir vapor, y/o se usa para precalentar la corriente de gas que contiene oxígeno antes de la expansión en una turbina de gas.

Description

MÉTODO PARA PRODUCIR OXIGENO Y GENERAR ENERGÍA USANDO UNA MEMBRANA DE ELECTROLITO SOLIDO INTEGRADO CON UNA TURBINA DE GAS CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a métodos para producir oxígeno y generar energía usando una membrana de conductor mixto o iónico de electrolito sólido con una turbina de gas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En sistemas de turbina de gas para generar energía, se comprimir aire de alimentación, el aire comprimido se calienta y posteriormente, el gas comprimido calentado se quema con un combustible para elevar más su temperatura, y subsecuentemente se expande a través de una turbina para producir energía. El equipo de producción de oxígeno ha sido combinado con algunos de estos sistemas de turbina de gas, para producir oxígeno a un costo incremental. Los sistemas de energía de turbina de gas, también han sido combinados con sistemas de generación de energía de vapor, con el fin de generar energía adicional, donde el gas calentado expandido también puede usarse para generar vapor. Las membranas ("SELIC") de conductor mixto o iónico de electrolito sólido han sido empleadas para extraer oxígeno de gases a temperaturas dentro del rango de aproximadamente 500 hasta aproximadamente 1000°C. En conexión con la extracción de oxígeno de gases, la temperatura de operación óptima para membranas SELIC es una función de la membrana SELIC por sí misma, particularmente el material del cual está construida. La conductividad iónica también es una función de la temperatura de operación, y aumenta conforme la temperatura de operación aumenta. A temperaturas de operación menores que aproximadamente 500-650°C, además de la conductividad iónica inferior de las membranas SELIC, sus limitaciones cinéticas de superficie pueden también restringir el flujo electromagnético de oxígeno - - la cantidad de oxígeno por unidad de área por unidad de tiempo. Estas limitaciones cinéticas resultan de la conversión hacia iones de oxígeno móviles de una molécula de oxígeno de fase de gas en el lado de alimentación de la membrana SELIC, y la conversión hacia moléculas de oxígeno de iones oxígeno en el lado permeable del mismo. Las temperaturas de operación para las membranas SELIC mayores que aproximadamente 850-900°C, también son indeseables porque las limitaciones de construcción y material (tal como, sellado, distribución y tensión térmica) pueden ser disparadas. A temperaturas de operación normalmente alcanzadas en turbinas de gas (de manera general aproximadamente 1000 a 1200°C), estas limitaciones se vuelven substancialmente más severas.

Los procesos corrientes para producción de oxígeno y generación de energía que usan membranas integradas con turbinas de gas, tales como aquellas descritas en las patentes estadounidenses Nos. 4,545,787 (Hegarty), 5,035,727 (Chen), y 5,174,866 (Chen y colaboradores), fallan para optimizar las temperaturas de operación respectivas de la etapa de generación de energía de turbina de gas y la etapa de producción de oxígeno de membrana SELIC. Verdaderamente, se han hecho esfuerzos para generar oxígeno y producir energía usando turbinas de gas y membranas SELIC en una sistema simple, encontrando solo éxito marginal. Una de las razones para este rendimiento mediocre cae en las temperaturas de operación usadas a través de los procesos. Por ejemplo, donde se opera una membrana a una temperatura a la cual un compresor descarga una corriente que contiene oxígeno, o a la cual los gases de escape de la turbina se generan, tales temperaturas son típicamente ya sea inferiores o superiores, respectivamente, en lugar de la deseable para el rendimiento óptimo de la membrana SELIC. En la patente estadounidense No. 5,035,727, se reporta que la temperatura a la cual una membrana separa oxígeno de aire comprimido, calentado, es la misma que aquella para la turbina de gas, que genera energía a través de la expansión del aire comprimido caliente con oxígeno removido. Con tal arreglo, ya sea que la eficiencia de la turbina disminuya (debido a la generación de energía en una temperatura más baja que la deseable), o bien que la membrana SELIC opera a una temperatura mayor que aquella deseada para la integridad mecánica y química óptima.

OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN En consecuencia, un objetivo de la invención es proporcionar métodos, los cuales utilicen temperaturas de combustor alcanzadas por un sistema de generación de energía, para impulsar un sistema de producción de oxígeno a temperaturas de operación aceptables para ambos sistemas. Otro objetivo adicional de la invención es proporcionar un método tal, el cual produzca eficientemente tanto oxígeno como energía como productos.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN Esta invención comprende quemar una corriente de gas comprimido en un combustor, poner en contacto la corriente de gas comprimido, quemado, con una membrana de conductor mixto o iónico de electrolito sólido, para producir una corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno y oxígeno de producto del mismo, y expandir la corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno, recuperado desde la membrana de electrolito sólido en una turbina de gas. La energía es generada por expansión de la corriente de gas dentro de esta turbina de gas y/o el uso de calor para producir vapor. De preferencia, un segundo combustor quema la corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno, antes de la expansión del mismo. En algunas modalidades, las trayectorias alternativas desvían la trayectoria principal, cuando son deseables ajustes a las variables, tales como régimen de flujo de corriente de gas, temperatura y contenido de oxígeno. El término "SELIC", como se usa en la presente, se refiere a conductores mixtos o iónicos de electrolito sólido, que pueden transportar iones de óxido.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Otros objetivos, características y ventajas se les ocurrirán a aquellos expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción de las modalidades preferidas y los dibujos acompañantes, en los cuales: La Figura 1 es una representación esquemática de un sistema para producir oxígeno y generar energía de acuerdo con esta invención, en la cual el calor es recuperado a partir de producto permeado SELIC y/o el gas de escape de la turbina de gas, con el fin de formar vapor para uso subsecuente; La Figura 2 es una representación esquemática de una modalidad alternativa, en la cual el gas comprimido es precalentado mediante el paso a través de un intercambiador de calor a través del cual, se dirigen el producto SELIC y/o el gas de escape de la turbina de gas; La Figura 3 es una representación esquemática de una tercera modalidad que tiene un combustor simple, en el cual un intercambiador de calor recupera calor del producto permeado SELIC y del gas de escape retenido, antes de pasar a la turbina de gas, con el fin generar vapor para uso subsecuente y para disminuir la temperatura de entrada de la turbina; La Figura 4 es una representación esquemática de una cuarta modalidad en la cual un sistema de generación de energía existente es retroajustado con un sistema SELIC, que incluye un compresor para elevar la presión del gas de escape retenido SELIC, para adoptar la presión de la corriente de aire comprimido; La Figura 5 es una representación esquemática de una quinta modalidad, en la cual un sistema de generación de energía existente es retroajustado con un sistema SELIC, con un elemento de reducción de presión para adoptar la presión del gas de escape retenido SELIC; y La Figura 6 es una representación esquemática de una sexta modalidad, en la cual un sistema de generación de energía existente es retroajustado con un sistema SELIC, en donde aire adicional es comprimido usando un segundo compresor mecánicamente unido a la turbina de gas del sistema de generación de energía e introducido al sistema SELIC para la producción de oxígeno, y el gas de escape retenido SELIC es introducido nuevamente a la turbina de gas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Los métodos de la presente invención producen oxígeno producto y generan energía al integrar un sistema de membrana SELIC con un sistema de turbina de gas. El sistema que produce oxígeno con membrana SELIC y el sistema que genera energía con turbina de gas, se operan a temperaturas que optimizan sus rendimientos respectivos. Uno o más combustores se utilizan de manera eficiente para calentar corrientes de gas a las- temperaturas deseadas. Las membranas SELIC utilizables de acuerdo con la presente invención, se discuten con más detalle en las Tablas 2 y 3 y el texto acompañante a continuación. Aunque la presente invención es aplicable, de manera general, a la producción de oxígeno y generación de energía desde cualquier gas que contenga oxígeno, la invención puede ser practicada de preferencia con respecto a la producción de oxígeno y la generación de energía a partir de aire. El oxígeno producto, como se usa en la presente, se refiere a oxígeno que tiene una pureza de, por lo menos aproximadamente 90%, de preferencia por lo menos aproximadamente 95%, y muy preferiblemente, por lo menos aproximadamente 98%.

En las Figuras, las líneas sólidas representan la trayectoria principal de la modalidad particular, y las líneas de guiones o de guiones y puntos representan trayectorias alternativas, las cuales desvían algo de la trayectoria principal, que pueden ser seguidas para lograr ciertos beneficios de las modalidades respectivas. En general, aproximadamente 10% a 90% de un flujo, puede atraversar una o más de las trayectorias alternas, como se describe con mayor detalle más adelante. Los métodos de esta invención pueden ser usados con una variedad de modificaciones al ciclo de generación de energía de la turbina de gas. El sistema 10, Figura 1, incluye una membrana SELIC en una unidad de separador 13, está integrado con una turbina de gas para la producción de oxígeno y la generación de energía de acuerdo con esta invención. En esta modalidad, el calor puede ser recuperado desde el producto permeable SELIC y/o el gas de escape de la turbina de gas, con el fin de formar vapor como corriente 125 para el paso a través de un conducto a un ciclo de generación de energía Rankine. La corriente de gas 111 es comprimida en el compresor 11 para producir la corriente de gas comprimido 112, que tiene una presión dentro del rango desde aproximadamente 7.03 hasta aproximadamente 35.15 kg/cm2 absoluta, siendo preferida una presión dentro del rango desde aproximadamente 14.06 hasta aproximadamente 28.12 kg/cm2 absoluta. La corriente de gas comprimido 112, que surge del compresor 11, se pasa al combustor 14, donde es quemado a la temperatura de operación de la membrana SELIC contenida en la unidad de separador SELIC 13. Esta temperatura de operación está dentro del rango desde aproximadamente 400 hasta aproximadamente 1200°C, con una temperatura de operación dentro del rango desde aproximadamente 500 hasta aproximadamente 850°C siendo preferida. Para alcanzar esta temperatura de operación, el combustor 14 quema combustible 113 suministrado al mismo. El combustible así suministrado puede ser cualquier combustible conveniente, incluyendo hidrocarburos, tal como gas natural, aceites combustibles o gas combustible generado de carbón. La corriente de gas comprimido, quemado 114, surge del combustor 14 y entra a la unidad de separador SELIC 13. El flujo de alimentación de corriente de gas comprimido, quemado 114 a la membrana SELIC corresponde directamente al flujo deseado de corriente de producto permeado 115. En la unidad de separador SELIC 13, el oxígeno es removido de la corriente de gas comprimido, quemado 114. La cantidad de oxígeno removido está ordinariamente dentro del rango desde aproximadamente 5% hasta aproximadamente 50% del contenido de oxígeno del gas que contiene oxígeno. La corriente de oxígeno 115 surge desde la unidad de separador SELIC 13, y entonces pasa a través de los intercambiadores de calor 16 y 17, para producir corrientes 121 y 122 de oxígeno producto sucesivamente más frío. La corriente de gas de escape de retenido SELIC comprimido, agotado en oxígeno 116, o el gae de escape SELIC, surge de la unidad de separador SELIC 13 y entra al combustor 15. En el combustor 15, el combustible adicional 113a es suministrado para elevar la temperatura de corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno 116, a aquella de la temperatura de entrada de la turbina de gas 12. El uso del combustor 15 desacopla la temperatura de operación del separador SELIC 13 de aquel de la turbina 12. La corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno, calentado 117, sale del combustor 15 y entra a la turbina de gas 12 para producir energía neta 131. La temperatura a la cual la turbina de gas 12 opera, está normalmente dentro del rango desde aproximadamente 900 hasta aproximadamente 2000°C para rendimiento óptimo, siendo preferida una temperatura desde aproximadamente 1000 hasta aproximadamente 1700°C. Los combustores 14 y 15 son unidades relativamente poco costosas, las cuales alcanzan la cantidad deseada de calentamiento a un costo de capital enormemente reducido, sobre intercambiadores de calor con capacidad comparable.

Adicionalmente, el régimen de calentamiento puede ser controlado más efectivamente usando tal combustor. En la turbina de gas 12, la corriente 117 de gas comprimido, agotado en oxígeno, calentada se expande, generando así energía. La turbina de gas 12 puede estar unida al compresor 11 mediante la flecha 110, la cual es capaz de impulsar el compresor 11. Otras uniones convencionales incluyen una serie de engranes o una conexión eléctrica. La turbina de gas 12 genera suficiente energía para proporcionar la energía necesaria para operar el compresor 11, así como también, para proporcionar energía a otros recipientes de energía, como se hace referencia en la presente. Como la corriente de oxígeno 115, la cual surge de la unidad de separador SELIC 13, la corriente de gas agotada en oxígeno, expandida o el gas de escape de la turbina de gas 118, puede entrar al intercambiador de calor 16 para producir la corriente de desecho fría 119, la cual entra entonces al intercambiador de calor 17, para producir la corriente de desecho frío 120. La corriente de agua 123 puede ser introducida al intercambiador de calor 17 para formar la corriente 124, la cual entra entonces al intercambiador de calor 16, para producir la corriente 125. La corriente 125 (substancialmente vapor) , puede ser usada para el paso a un ciclo de generación de energía Rankine.

En la práctica, puede ser deseable desviar porciones, normalmente 10% a 90%, de las corrientes de alimentación a uno o más de los combustores 14 y 15 y la unidad SELIC 13. Estas trayectorias alternativas se muestran en la Figura 1, mediante líneas de guiones y líneas de guiones y puntos. Por ejemplo, si se introduce demasiada corriente de gas comprimida hacia el combustor desde el compresor de gas, ahí ocurrirá la combustión bajo las condiciones de empobrecimiento de combustible. Si la zona primaria del combustor se vuelve demasiado pobre en combustible, la flama se vuelve inestable. Desviando una porción de la corriente de gas comprimido permite que las condiciones dentro de un combustor sean ajustadas a una proporción de corriente de combustible a gas apropiada para la combustión. Si el flujo de la corriente de gas comprimido hacia el combustor es demasiado alta, una porción de la misma puede ser separada e introducida al segundo combustor corriente abajo del combustor y el separador SELIC. En la situación donde el nivel de oxígeno en el segundo combustor, combustor 15, es insuficiente para mantener la combustión adecuada de la corriente de gas gue entra al mismo, una porción de la corriente de gas que surge del compresor 11 puede desviarse al combustor 14, así como también a la unidad de separador SELIC 13. Al hacer ésto, el contenido de oxígeno de la corriente de gas es mantenida como si entrara al segundo combustor. Así, se ve que estas trayectorias alternativas permiten que se alcancen y mantengan temperaturas deseables, contenidos de oxígeno y regímenes de flujo a través de los procesos y sistemas de esta invención. En una de tales trayectorias alternativas, una porción del flujo de alimentación 130 se desvía al combustor 14, y la porción restante del flujo de alimentación 112 pasa a través de ese combustor. El uso del flujo de alimentación 130 permite que la temperatura de salida del combustor 14 sea más caliente. proporcionando una combustión más estable y eficiente. Corriente abajo del combustor 14, las dos porciones se combinan entonces a través de una válvula en un punto encerrado A, donde la corriente más fría 114 procede a la unidad del separador 13. De manera alternativa, la corriente 128 se separa en el punto encerrado A y viaja al punto encerrado D para la combinación con la corriente desviada 126. Posteriormente, la corriente 127 puede proceder al punto encerrado E para combinación con la corriente de gas comprimido, agotada en oxígeno 116, donde la corriente combinada entra al combustor 15. En otra construcción, la corriente de gas comprimido, agotada en oxígeno 116, puede separarse en el punto encerrado C, con la corriente 129 desviándose al combustor 15 y entonces combinarse en el punto encerrado B con la corriente 117, la cual surge del combustor 15. Al desviarse parcialmente de ya sea el combustor 14, el combustor 15 o ambos, se pueden lograr proporciones de combustible/oxidante mayores en el combustor o combustores, manteniendo de esa manera una operación más estable del combustor. Por lo tanto, uno o ambos combustores 14, 15 se operan a mayores temperaturas que aquellas de la unidad de separador SELIC 13. El uso de la corriente 127 para complementar o reemplazar la corriente 116 puede ser ventajosa donde es deseable aumentar el contenido de oxígeno de la corriente de alimentación al combustor 15. Esto es así debido a que la corriente 127 tiene un contenido de oxígeno mayor que la corriente 116, la cual surge de la unidad de separador SELIC 13, conforme la corriente 127 no es introducida hacia la unidad del separador SELIC 13. Al escoger de esta manera esta trayectoria alternativa, puede ser posible reducir el tamaño del combustor 14 y mantener todavía condiciones de operación óptimas . La proporción de corriente 127 (porción desviada) a la corriente 112 (porción principal) puede depender de una variedad de factores, tales como se notó antes, incluyendo la conveniencia de mejorar la proporción de combustible/oxidante en el combustor 15. Esto puede lograrse al complementar, o aún reemplazar, la corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno 116, con una porción de la corriente de alimentación al combustor 14. La porción reemplazada o complementada puede ser separada del flujo de alimentación 112, como la corriente 126 o como la corriente 128 después del primer combustor. La corriente 126 se desvía del combustor 14, mientras que la corriente 125 surge del combustor 14 y en consecuencia, se quema a una temperatura elevada. En cualquier caso, la corriente 126 y la corriente 128 tiene una concentración de oxígeno mayor que la corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno 116, la cual surge de la unidad de separador SELIC 13.

En el sistema 209, Figura 2, una unidad de separador que contiene membrana SELIC está integrada con una turbina de gas para la producción de oxígeno y la generación de energía de acuerdo a esta invención. Una corriente de gas comprimido puede ser precalentada mediante el paso a través de un intercambiador de calor en flujo en contracorriente con el gas de escape de la etapa SELIC y/o la turbina de gas, de preferencia ambas. Después del paso a través del intercambiador de calor, el gas de escape ahora enfriado desde la turbina de gas, puede ser recuperado para formar vapor para el paso a un ciclo de generación de energía Brayton. En esta modalidad, la corriente de gas 211 entra al compresor 21 para la compresión a una presión dentro de los rangos referidos antes. Posteriormente, el gas comprimido 212 surge del compresor 21 y entra al intercambiador de calor 26, donde es precalentado en el intercambiador de calor 26 mediante la corriente de desecho 220 y la corriente de oxígeno 216. Después de surgir del intercambiador de calor 26, la corriente de gas comprimido precalentado 213 tiene una temperatura dentro del rango desde aproximadamente 300 hasta aproximadamente 800°C, de preferencia aproximadamente 400 hasta aproximadamente 650°, y entonces entra al combustor 24. Ahí, la corriente 213 se quema con combustible 214 para lograr la temperatura de operación de la membrana SELIC, cuya temperatura es referida a la anterior. Para alcanzar esta temperatura, el combustor 24 quema combustible 214 suministrado al mismo. La corriente de gas comprimido, quemado 215, surge del combustor 24 y entra a la unidad de separador SELIC 23. En la unidad de separador SELIC 23, el oxígeno es removido ordinariamente de la corriente 215 dentro del rango de aproximadamente 5% hasta aproximadamente 50% del oxígeno contenido en la corriente 215. El flujo de alimentación a la unidad de separador SELIC 23 debe estar dentro de aquella proporción de porcentaje del flujo de alimentación a la turbina de gas referida antes. La corriente de oxígeno 216 surge de la unidad de separador SELIC, y entonces pasa a través del intercambiador de calor 26. En el intercambiador de calor 26, se añade el calor a la corriente de gas comprimido 212 mediante la corriente de oxígeno 216. para producir oxígeno producto más frío 217. De manera alternativa, la corriente de oxígeno 216 es enfriada en un intercambiador de calor por separado 27, para formar oxígeno producto 217a y para calentar una porción de 212a de la corriente de alimentación comprimida 212. Esto puede ser deseable para reducir el tamaño del intercambiador de calor que maneja temperatura alta, la corriente de oxígeno de alta pureza 216, la cual puede reaccionar adversamente con ciertos materiales. La corriente de gas comprimida agotada en oxígeno 218 que surge de la unidad de separador SELIC 23 entra entonces al combustor 25. En el combustor 25, el combustible adicional 214a es suministrado para elevar la temperatura de corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno 218, a aquella de la temperatura de entrada de la turbina de gas 22. Aquí, esa temperatura está dentro del rango desde aproximadamente 900°C hasta aproximadamente 2000°C, de preferencia aproximadamente 1000°-1700°C. La corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno, quemado 219, surge del combustor 25 y entra a la turbina de gas 22. En la turbina de gas 22, la corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno, quemado 219, se expande generando de esta manera la energía neta 231. Como en la Figura 1, la modalidad mostrada en la Figura 2 presenta la turbina de gas 22 unida al compresor 22 mediante la flecha 210, la cual es capaz de impulsar al compresor 22. Similar la corriente de oxígeno 216, la cual surge de la unidad de separador SELIC 23, la corriente de gas agotado en oxígeno, expandida 220 (o el gas de escape de la turbina de gas), surge de la turbina de gas 22 y entra al intercambiador de calor 26 para producir la corriente de desecho fría 221. La corriente 221 puede ser usada con el fin de generar vapor para el paso a un ciclo de generación de energía Rankine. Como con el sistema 10, la Figura 1, todo de la corriente de gas comprimido, precalentada 213, Figura 2, puede entrar al combustor 24, con la corriente de gas comprimido, quemado, resultante 215 pasada a la unidad de separador SELIC 23. De manera alternativa, una porción 224 de la corriente 213 puede desviarse del combustor 24, con la porción restante pasada a través del combustor 24 y surgir como la corriente quemada 215. Entonces, las dos porciones pueden estar combinadas en el punto encerrado A2. Posteriormente, las porciones combinadas pueden proceder a la unidad de separador SELIC 23, o una porción viaja al punto encerrado D2 para la combinación con la corriente desviada 222. Debido a que la corriente 222 y la corriente 224 se desvían del combustor 24, estas corrientes no son quemadas, y así no alcanzan una temperatura más allá de la alcanzada en el intercambiador de calor 26. La corriente 222 y la corriente 224 también tienen un contenido de oxígeno más alto que la corriente 215, la cual surge de la unidad de separador SELIC 23, debido a que se desvían de la unidad de separador SELIC 23. La corriente 223 puede proceder al punto encerrado E2 para la combinación con la corriente de gas comprimido, agotada en oxígeno 218, con la corriente combinada entrando al combustor 25. La corriente 225 puede ser separada de la corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno 218 en el punto encerrado C2 y por lo tanto se desvía del combustor 25. En el punto encerrado B2, la corriente 225 puede estar combinada con la corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno, quemada 219, que surge del combustor 25 y posteriormente entrar a la turbina de gas 22. Como con la primera modalidad, al desviarse así ya sea del combustor 24, del combustor 25 o ambos, se pueden alcanzar proporciones de combustible/oxidante mayores en el o los combustores, y el control de la temperatura deseada puede alcanzarse en la entrada de la unidad SELIC o la turbina de gas. La Tabla 1 muestra ciertos parámetros de producción que conciernen a la producción de 28300 m3/h de oxígeno del proceso y sistema mostrado esquemáticamente en la Figura 2. Para este ejemplo, la membrana SELIC opera a una temperatura preferida desde aproximadamente 798.88°C. Esta temperatura es mayor que la temperatura de la corriente de gas de alimentación 213, que surge de la recuperación del intercambiador de calor 26 (aproximadamente 471.11°C). La temperatura de la corriente 212 es elevada a la temperatura de operación de la unidad de separador SELIC 23 al pasar a través del combustor 24.

Tabla 1 Réguep de fh]? de gas de alnentación 211 316960 íJ/h Tipo de coibustible gas natural Flujo de coibustible 214 al coibustor 24 4414.8 ?3/h Flujo de combustible 214a al coibustor 25 3962 ?3/b Flujo de oxígeno 215 de la leibrana SELIC 28300 ?3/h Teiperatura de gas de escape de la corriente 221 388°C después del intercaibiador 26 Teiperatura del gas de aluentación 211 al coipresor 2TC Teiperatura del gas de alnentación 213 después del : 471 °C intercaibiador 26 Teiperatura 215 después del coibustor 24 800'C Teiperatura 219 después del coibustor 25 1094"C Teiperatura del gas de escape de turbina 220 483"C Presión de aluentación 212 después del coipresor 21 12 ati Presión de la corriente de producto de Oj 214 1 ati Presión de gas de escape de turbina 220 1 ati Efecto ísentrópico del coipresor 21 86% Efecto ísentrópico de la turbina 22 88% Efectividad del intercaibiador de calor 26 s Valor de calentanento inferior del coibustible 26870.85 J/(?3/ Salida de energía de la turbina 22 73.3 Mw Energía consunda por el coipresor 21 40.9 Kw Porción de energía para generación de oxígeno 3.7 Mw Salida de energía neta 231 32.4 Mw El sistema 309, Figura 3, incluye una membrana SELIC integrada con una turbina de gas para la producción de oxígeno y la generación de energía de acuerdo con esta invención. En esta modalidad, un intercambiador de calor es usado para recuperar calor del gas de escape SELIC antes del paso a la turbina de gas para la expansión. El calor recuperado es usado para generar vapor para un ciclo de generación de energía Rankine u otro. El sistema 309 carece de un segundo combustor corriente abajo de la etapa SELIC. La corriente de gas 311 es comprimida mediante el compresor 31 para una presión de operación dentro del rango desde aproximadamente 7.03 hasta aproximadamente 35.15 kg/cm2 absoluta, siendo la preferida aproximadamente 14.06-28.12 kg/cm2 absoluta. La corriente de gas comprimido 312 que surge del compresor 31 entra al combustor 34, donde la temperatura de esa corriente es elevada a la temperatura de operación de la membrana SELIC (referida antes) a través de la quema del combustible 321 suministrada al combustor 34. La corriente de gas comprimido, quemado 313, que surge del combustor 34 entra a la unidad de separador SELIC 33, donde normalmente se remueve del 10-80% del oxígeno contenido en la corriente 313. Nuevamente la cantidad de oxígeno removido y recuperado puede depender del contenido de oxígeno del gas que contiene oxígeno. La corriente de gas agotado en oxígeno 314 y la corriente de oxígeno 316 que sale de la unidad de separador SELIC 33 entra al intercambiador de calor 35. El oxígeno producto frío 317 surge del intercambiador de calor 35. La corriente de agua 318 entra al intercambiador de calor 35, y una porción del calor de la corriente 314 y la corriente 316 genera la corriente de vapor 319. Ese calor recuperado puede ser usado para la generación de energía en conexión con un ciclo de generación de energía Rankine u otro. En una construcción, el intercambiador de calor 35 está comprendido de dos o más intercambiadores de calor, y la corriente de desecho y de oxígeno se pasan a través de diferentes intercambiadores . La corriente de gas agotado en oxígeno, fría 315, surge del intercambiador de calor 35 y entra a la turbina de gas 32, donde se expande para la generación de energía, principalmente para impulsar el compresor de aire 31. La turbina de gas es unida al compresor 31 mediante la flecha 310, la cual es capaz de impulsar el compresor 31. En la práctica, puede ser deseable incrementar la cantidad de oxígeno en la corriente de alimentación a la unidad de separador SELIC 33, porque una porción del oxígeno en la corriente de gas comprimido 312 es usada en el combustor 34. Así, complementando o reemplazando la corriente de gas comprimido, quemado 313 en el punto encerrado A3 con una porción 320 de la corriente de alimentación 312, la cual se desvía del combustor 34, logra ese objetivo. Debido a que la corriente 320 se desvía del combustor 34, su contenido de oxígeno es mayor que la corriente 313, la cual surge del combustor 34. El sistema 309 maximiza de preferencia la producción de oxígeno para un flujo de alimentación dado 311. aunque al producir la corriente 319 para uso subsecuente y, a un menor grado, produce energía de turbina neta 331. La turbina 32 es un turboexpansor no costoso, la cual es utilizada principalmente para impulsar el compresor 31. De manera alternativa, la desviación total o parcial 342 regula la temperatura de entrada de la turbina y aumenta la energía neta 331. Todavía en otra construcción, un segundo combustor opcional 340 y la entrada de combustible asociada genera vapor adicional, y permite que se obtenga trabajo adicional de la turbina 32, debido al flujo de masa incrementado de la segunda combustión. Más aún, el combustor 340 utiliza el oxígeno que permanece en la corriente de gas de escape retenido 314. En los sistemas 409, 509 y 609, Figuras 4 hasta 6, los sistemas de generación de energía convencionales existentes son retroajustadas con un sistema SELIC de acuerdo con la presente invención. El sistema SELIC incluye un combustor adicional, el cual puede ser referido, ya sea como un primer combustor en relación a la membrana SELIC o como un segundo combustor en relación al combustor en el sistema de generación de energía. En la Figura 4, un sistema de generación de energía de turbina de gas existente que comprende un compresor 41, un combustor 47, una turbina 48 y una flecha 410, es retroajustado con un sistema SELIC, con un compresor adicional 46 que comprende el gas de escape de retenido SELIC a una presión apropiada para la expansión en la turbina de gas. El gas de escape SELIC comprimido se usa. después de la combustión en un combustor 47 a una temperatura apropiada, para la expansión en una turbina para producir energía. La corriente de gas 411 se comprime inicialmente en el compresor 41. Aquí, la presión de operación de la membrana SELIC está dentro del rango referido antes. Una porción de la corriente de gas comprimido entra al intercambiador de calor de recuperación 42 y es precalentado en el mismo a una temperatura dentro del rango de aproximadamente 300°C hasta aproximadamente 800°C como corriente 413. La porción restante 422 de la corriente de gas comprimido 412, como es regulado mediante la válvula de control 433, entra al combustor 47. La corriente de gas comprimido, calentado 413, surge del intercambiador de calor 42 y entra al combustor 43. En el combustor 43, esa corriente de gas es quemada con combustible 420, y la corriente de gas comprimido, quemado 414 surge de ahí teniendo una temperatura comparable a la temperatura de operación de la membrana SELIC, cuya temperatura es referida antes. Para alcanzar esta temperatura, el combustor 43 quema combustible 420 suministrado al mismo. La corriente de gas comprimido, quemado 414 surge del combustor 43 y entra a la unidad de separador SELIC 44. La corriente de oxígeno 415 es removida desde la corriente de gas comprimido. quemado 414, al entrar en contacto esta corriente con la membrana SELIC contenida en la unidad de separador SELIC 44. La corriente de gas comprimido, agotada en oxígeno 416, surge de la unidad de separador SELIC 44, y entra al intercambiador de calor de recuperación 42 para propósitos de enfriamiento. La corriente 418 surge posteriormente, y entra al intercambiador de calor 45 para enfriamiento adicional. El intercambiador de calor 45 disminuye la temperatura de entrada para acomodar la temperatura máxima aceptable al dispositivo 46. La corriente de desecho, fría 419 (a aproximadamente temperatura ambiente) entra al dispositivo de refuerzo 46 para compresión, con el fin de adaptar la presión de la corriente 422. El dispositivo 46 es un compresor de proporción de presión baja o soplante, el cual evita el retroflujo mediante compensación para la caída de presión inherente en el intercambiador de calor 42 y otros componentes en el sistema SELIC. La válvula de control 433 puede ser omitida cuando el dispositivo 46 está adecuadamente dimensionado para acomodar los flujos deseados. La corriente de desecho comprimida, fría 421, puede entonces ser combinada con combustible 420a en el punto encerrado A4 , donde la corriente combinada entra al combustor 47 para la combustión, con el fin de elevar la temperatura de esta corriente de desecho a la temperatura de operación de la turbina de gas 48, cuya temperatura está dentro del rango desde aproximadamente 900 hasta aproximadamente 2000°C. La porción restante de la corriente de gas de alimentación 412. como la corriente 422. también entra al combustor 47 para la combustión a la temperatura de operación de la turbina de gas 48. La corriente de combustión 423 surge del combustor 47 y entra a la turbina de gas 48. En la turbina de gas 48, la corriente quemada 423 se expande generando así energía. El gas de escape de turbina de gas 427 puede ser usado para recuperar energía adicional. Aquí, nuevamente la turbina de gas 48 puede ser unida al compresor 41 mediante la flecha 410, la cual es capas de impulsar al compresor 41. La corriente de oxígeno 415 es enfriada en el intercambiador de calor de recuperación 42, y surge de ahí como la corriente de oxígeno enfriada 417. La corriente de oxígeno enfriada es adicionalmente enfriada mediante el intercambiador de calor 49, y es recuperada como oxígeno producto 424 (a aproximadamente temperatura ambiente). La corriente de desecho 421 también puede entrar al combustor 47 directamente desde el compresor de refuerzo 46 como la corriente 426 a través de una boquilla de gas, sin ser primero combinada con combustible 420a, antes de entrar al combustor 47. Todavía en otra construcción, la corriente de desviación 425 permite que el flujo aumentado a la turbina 48, para evitar la sobrecarga del combustor 47 y para disminuir la temperatura de entrada de la turbina. El sistema 509, Figura 5, integra un sistema de generación de energía de turbina de gas convencional con una etapa SELIC para la producción de oxígeno y la generación de energía de acuerdo a esta invención. Sin embargo, a diferencia del sistema 409, no está provisto el compresor de gas de escape SELIC. La corriente de gas 511, Figura 5, se comprime en el compresor 51. La presión de operación aquí, como en la cuarta modalidad, está dentro del rango desde aproximadamente 7.03 hasta aproximadamente 35.15 kg/cm2 absoluta, siendo preferida aproximadamente 14.06-28.12 kg/cm2 absoluta. El gas comprimido 512 surge del compresor 51. Una porción de esa corriente de gas (hasta aproximadamente 50%), es dirigida mediante una válvula de control 533 para entrar al intercambiador de calor de recuperación 52, y es precalentado en la misma a una temperatura dentro del rango desde aproximadamente 300CC hasta aproximadamente 800°C. La corriente de gas comprimido, calentado 513 surge del intercambiador de calor de recuperación 52 y entra al combustor 53. En el combustor 53, el combustible 520 es suministrado de manera que la combustión de la corriente calentada puede ocurrir, para elevar la temperatura de la corriente de gas que surge del combustor 53 a la temperatura de operación de la membrana SELIC, cuya temperatura es referida antes. En una construcción, la desviación 535 optimiza la operación del combustor 53. Sobre el surgimiento del combustor 53, la corriente quemada 514 entra a la unidad de separador SELIC 54, donde 10%-80% del oxígeno contenido en la corriente 514 se extrae. De la unidad de separador SELIC 54, la corriente de gas comprimido, agotado en oxigeno 516, entra al intercambiador de calor de recuperación 52 para propósitos de enfriamiento. El calor de la corriente 516 es intercambiado con la corriente 512, la cual, como se notó antes, se precalienta de esa manera. La corriente 517 surge del intercambiador de calor 52 y puede ser combinada en el punto encerrado A5 con la corriente 521, la cual surge del combustor 56. De manera alternativa, la corriente 517 puede ser combinada con la corriente de gas comprimido 522 en el punto encerrado B5 corriente arriba del combustor 56. En esta trayectoria alternativa, toda la corriente de gas que entra a la turbina de gas 57 es quemada adicionalmente por el combustor 56 a la temperatura de operación de turbina de gas. Esta trayectoria alternativa puede ser ventajosa, donde la presión de la corriente de alimentación al combustor 56 es deseablemente controlada, tal como a través del uso del dispositivo de control de flujo 58. En una construcción, el dispositivo 58 es una placa con un orificio dimensionado para reducir la presión de la corriente 522, para adaptar la presión de la corriente 517. Al controlar de esta manera el flujo de la corriente de alimentación al combustor 56, la necesidad para un intercambiador de calor adicional (tal como el intercambiador 45, Figura 4) y se evita un compresor de gas para ajustes de presión. La corriente combinada de ya sea, la trayectoria principal o la alternativa entra entonces a la turbina de gae 57. Ahí ocurre la expansión de la corriente 521 generando de esa manera la energía. El gas de escape de turbina de gas 523 puede usarse para recuperar energía adicional. En esta modalidad de retroajuste, la turbina de gas 57 también puede ser unida al compresor 51 mediante la flecha 510, la cual es capaz de impulsar al compresor 51. La corriente de oxígeno 515 también surge de la unidad de separador SELIC 54 y entra al intercambiador de calor de recuperación 52 para propósitos de enfriamiento. La corriente de oxígeno 518 que surge de ahí, se enfría adicionalmente al pasar a través del intercambiador de calor 55 y se recupera como oxígeno producto 519. Similar al eistema 409, en la trayectoria alternativa que conduce a la expansión de gas comprimido dentro de la turbina de gas, la porción restante 522, Figura 5, de la corriente de gas comprimido del compresor 51 se quema en el combustor 56 para elevar la temperatura de la corriente de gas que surge del combustor 56 a dentro del rango desde aproximadamente 900°C hasta aproximadamente 2000°C. Sin embargo, aquí, el dispositivo de control de flujo 58 puede ser insertado antes del combustor 56. Como se indica antes, la cantidad de la corriente de alimentación comprimida divertida a la membrana SELIC puede ser ajustada corriente arriba del combustor 56, usando el dispositivo de control de flujo 58, el cual controla la caída de presión en la corriente 522. Así, la porción restante 522 del gas comprimido puede ser combinada con la corriente de desecho 517 de la membrana SELIC en el punto encerrado B corriente abajo del dispositivo de control de flujo 58 y corriente arriba del combustor 56. En el sistema 609, Figura 6, la corriente de gas 611 es comprimida en el compresor 61 a una presión dentro del rango desde aproximadamente 7.03 hasta 35.15 kg/cm2 absoluta. Desde el compresor 61 surge la corriente de gas comprimida 612, la cual entra al combustor 62, como lo hace el combustible 613. En el combustor 62, la corriente de gas comprimido 612 se quema para elevar la temperatura de la corriente quemada que surge de ahí, a la temperatura de operación de la turbina de gas 63. Aqui, eea temperatura está dentro del rango desde aproximadamente 900°C hasta aproximadamente 2000°C. Desde el combustor 62, la corriente de gas comprimido, quemado 615 entra a la turbina de gas 63, donde se expande para generar energía. La turbina de gas 63 se muestra unida al compresor 61 mediante la flecha 610, la cual es capaz de impulsar el compresor 61. El gas de escape 616 de la turbina de gas 63, se puede usar mediante un generador de vapor de recuperación de calor, para recuperar energía adicional. Un segundo compresor de gas 64 comprime una segunda corriente de gas de alimentación 618, antes de la introducción a la unidad del separador SELIC 67. El gas comprimido 619 surge desde el compresor 64 y entra al intercambiador de calor de recuperación 65. El gas comprimido, quemado 620 surge de ahí y entra al combustor 66, donde es calentado de manera adicional a la temperatura de operación de la membrana SELIC. Aquí, esa temperatura está normalmente arriba de 600°C. El combustible 614 es suministrado al combustor 66 para ayudar a elevar la temperatura de la corriente de gas comprimido 620 a la corriente calentada 621. De preferencia, el régimen de flujo de la corriente 621 es 5% a 25% de la corriente 615 que entra a la turbina 63. Del combustor 66, la corriente quemada 621 surge y entra la unidad de separador SELIC 67. En la unidad de separador SELIC 67, el oxígeno es removido de esa corriente en una cantidad que normalmente varía desde 10-80% del oxígeno contenido en la misma. La corriente de oxígeno 622 que surge de ahí se enfría en el intercambiador de calor de recuperación 65. La corriente de oxígeno frío resultante 623 se enfría adicionalmente mediante el intercambiador de calor 68, y entonces se recupera como oxígeno producto 624. La corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno, que surgen de la unidad de separador SELIC 67 se combina con la corriente de combustible 613 en el punto encerrado A6 para entrar al combustor 62. Ahí, se combina con la corriente de gas comprimido 612 para la combustión antes de entrar a la turbina de gas 63. Estos sistemas de turbina de gas operan bajo condiciones estándares. Como en el sistema 509, Figura 5, cuando una membrana SELIC está integrada con una turbina de gas en esta manera, la energía generada por la turbina de gas puede ser usada para operar el compresor de gas 61, Figura 6, para la membrana SELIC , a través de una flecha 610 que une esas unidades. En una construcción, la turbina 63 también está unida mecánicamente al segundo compresor 64, y genera energía neta 631. De manera opcional, una porción 626 de la corriente de gas comprimida, agotada en oxígeno 625, puede estar combinada con gas comprimido 612 antes de entrar al combustor 62 (ver el punto encerrado B6 ) o con el gas comprimido, quemado, el cual surge del combustor 62 (ver punto encerrado C6). Esto es ventajoso porque la flexibilidad adicional está provista para la temperatura deseada, el nivel de diluyente y la concentración de oxígeno en el sistema, ya sea antes o después del combustor. Además, una porción 632 de la corriente 620 puede desviarse del combustor 66, según se desee. En una construcción, la unidad SELIC 67 es operable a una presión diferente gue la presión de operación de la turbina 63 a través del control por el elemento de control de presión 634, mostrado en línea interrumpida en la corriente 625. Cuando el elemento 634 es una placa de control de flujo, la unidad SELIC 67 es operada a una presión mayor que aquella de la turbina 63. Cuando el elemento 634 ee un compresor o un soplante, la unidad SELIC 67 ee operable a una presión relativa disminuida. Los sistemas de generación de energía de turbina de gas existente, retroajustables con un sistema SELIC de acuerdo con la presente invención, incluyen aquellos disponibles de General Electric Col., Schenectady, Nueva York, Siemens, Alemania o ABB, Suecia. Las modificaciones a estos sistemas de turbina de gas son mínimas, incluyendo la adición de una alimentación de corriente de gas a la etapa SELIC y a una alimentación de gas de escape SELIC a un combustor que proporciona expansión de turbina de gas. Aunque es ordinariamente indeseable operar la turbina de gas arriba de su capacidad, se pueden hacer ajustes a los regímenes de flujo para mitigar este efecto. Por ejemplo, el flujo de gas comprimido desde el compresor 61 puede ser disminuido para compensar el flujo aumentado del gas agotado en oxígeno 625, que surge de la membrana SELIC. Cuando ese flujo de gas comprimido no puede ser disminuido lo suficiente, ya sea una porción del flujo de gas agotado en oxígeno, que surge de la membrana SELIC debe ser ventilado o la alimentación de gas comprimido a la membrana SELIC debe ser disminuido. El flujo de alimentación máximo a la membrana SELIC está determinado por la energía usada para comprimir la corriente de alimentación para la misma. Como el sistema es un sistema de generación de energía neta, la membrana SELIC debe usar menos energía que la que es generada por el sistema.

Las membranas SELIC empleadas aquí están construidas de óxidos de cerámica densos o mezclas de óxidos, caracterizados por vacantes de oxígeno en su red cristalina, provocadas por los defectos o la introducción de adulterantes (tales como, Y, Sr, Ba, Ca y similares). Un mecanismo de difusión de vacantes es el medio mediante el cual los iones oxígeno son transportados a través de la red cristalina. En general, temperaturas elevadas (400°C a 1200°C, tales como dentro del rango desde aproximadamente 500 hasta aproximadamente 1000°C, de preferencia dentro del rango desde aproximadamente 600 hasta aproximadamente 800°C) deben mantenerse durante la operación para alcanzar altas movilidades de las vacantes. Grandes concentraciones de vacantes combinadas con altas movilidades de las vacantes, forman la base para transporte rápido de ion oxigeno a través de los materiales desde los cuales se construyen las membranas SELIC. Debido a que solo iones oxígeno pueden ocupar la red cristalina, las membranas SELIC ideales poseen selectividad de oxígeno infinita. Los materiales de membrana SELIC adecuados se describen por ejemplo en la patente estadounidense No. 5,306,411 (Mazanec y colaboradores ) . Para una aplicación dada, el tamaño de la membrana SELIC seleccionada normalmente está unida al flujo electromagnético (es decir, la cantidad de oxígeno por unidad de área por unidad de tiempo) del oxígeno a través del mismo. Los valores altos de flujo electromagnético de oxígeno son deseables, de manera que un área de membrana SELIC más pequeña puede ser usada para remover oxígeno eficientemente desde el gas comprimido, calentado, que entra a la unidad de separador SELIC. El área de membrana SELIC más pequeña reduce el gasto de capital. El flujo electromagnético de oxígeno en cualquier posición en la membrana SELIC depende de muchos factores, incluyendo la conductividad iónica del electrolito, el espesor de la membrana y la diferencia en potencial químico de oxígeno. La alta conductividad iónica, por arriba de aproximadamente 0.01 S/cm ( Siemens/cm) , de preferencia arriba de aproximadamente 0.1 S/cm y más preferiblemente arriba de aproximadamente 1.0 S/cm, deberán proporcionarse para un rendimiento optimizado de la membrana SELIC.

Manteniendo la membrana SELIC a una temperatura lo suficientemente alta (normalmente arriba de 400°C, más típicamente arriba de 600°C), contribuye a realizar la optimización en el proceso y el sistema de esta invención, porque la membrana SELIC posee conductividad de ion oxígeno apreciable a temperaturas elevadas y la conductividad aumenta con las temperaturas que aumenta. Las temperaturas mayores también pueden intensificar la cinética de loe proceeos de intercambio de superficie en las superficies de la membrana SELIC. Las característicae de la invención eetán mostradas en uno o más de los dibujos por conveniencia únicamente, ya que cada característica puede estar combinada con otras características de acuerdo con la invención. Las modalidades alternativas serán reconocidas por aquellos expertos en la técnica y se pretende que estén incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un método para producir oxígeno y generar energía, dicho método comprende loe pasos de: (a) quemar una corriente de gas que contiene oxígeno en un primer combustor, para elevar la temperatura de la corriente de gas; (b) poner en contacto la corriente de gas que contiene oxígeno, comprimido, quemado, con una membrana de electrolito sólido para producir una corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno y oxígeno producto de la misma; (c) quemar la corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno, en un segundo combustor para elevar la temperatura de eea corriente; y (d) expandir en una turbina de gas la corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno, quemado, recuperado de la membrana de electrolito sólido y el segundo combustor, generando de esa manera energía.

2. El método de la reivindicación 1, en donde antes del paso (d), el calor es recuperado desde la corriente de gae comprimido, agotado en oxígeno.

3. El método de la reivindicación 1 que comprende ademáe obtener una corriente de gae agotado en oxígeno, expandido, deede la turbina y recuperar calor de la corriente de gae agotada en oxígeno, expandida.

4. El método de la reivindicación 1, en donde una porción de la corriente de gas que contiene oxígeno, comprimido, se desvía del primer combustor y se mezcla con la corriente de gas que contiene oxígeno, comprimido, quemado, antee de entrar en contacto con la membrana de electrolito sólido.

5. El método de la reivindicación 1, en donde una porción de la corriente de gas que contiene oxígeno, comprimido, del paso (a), se desvía del primer combustor y la membrana de electrolito sólido, y se quema en el segundo combustor junto con la corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno, recuperada de la membrana de electrolito sólido del paso (b).

6. El método de la reivindicación 5, en donde antes de ser quemada en el segundo combustor, la porción desviada de la corriente de gae que contiene oxígeno, comprimido, pasa a través de un dispoeitivo de control de flujo para ajustar su régimen de flujo.

7. El método de la reivindicación 1, en donde una porción de la corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno del paso (b), se desvía del segundo combustor y se introduce directamente hacia la turbina de gas.

8. El método de la reivindicación 1, en donde una porción de la corriente de gas que contiene oxígeno, comprimido, quemado del paso (a), ee deevía de la membrana de electrolito sólido y se combina antes de suminietraree al eegundo combustor con, por lo menoe, una porción de la corriente de gae que contiene oxígeno, comprimido, la cual se desvía del primer combustor.

9. Un método para producir oxígeno y generar corriente, comprendiendo dicho método loe pasos de: quemar una corriente de gas que contiene oxígeno, comprimido, en un primer combustor; poner en contacto la corriente de gas que contiene oxígeno, comprimido, quemado, con una membrana de electrolito sólido, para producir una corriente de gae comprimido, agotado en oxígeno y oxígeno producto de la misma; dirigir, por lo menoe, una porción del oxígeno producto a través de un intercambiador de calor para generar vapor; y expandir la corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno desde la membrana de electrolito sólido en una turbina para impulsar un compresor, para obtener la corriente de gas que contiene oxígeno comprimido. MÉTODO PARA PRODUCIR OXIGENO Y GENERAR ENERGÍA USANDO UNA MEMBRANA DE ELECTROLITO SOLIDO INTEGRADO CON UNA TURBINA DE GAS RESUMEN Una corriente de gae que contiene oxígeno, comprimido, se quema y entonces se pone en contacto con una membrana de electrolito sólido, para producir una corriente de gas comprimido, agotado en oxígeno y oxígeno producto. De preferencia, la corriente de gas agotado en oxígeno se quema de manera adicional, se usa para producir vapor, y/o se usa para precalentar la corriente de gae que contiene oxígeno antee de la expaneión en una turbina de gas.